基于绿色化学的乙醇催化氧化创新实验教学设计

刘海毅 高 靓

（1.江西省赣州市第三中学 江西 赣州 341000；2.赣州师范高等专科学校 江西 赣州 341000）

乙醇催化氧化的实验是人教版必修第二册第七章第三节中的重要内容。［1］本实验作为教学的重要辅助手段，意在强化学生的直观感受，加深对催化氧化原理的理解。

一、问题的提出

教材实验：“向一支试管中加入3 mL～5 mL乙醇，取一根10 cm～15 cm 长的铜丝，将下端绕成螺旋状并在酒精灯上灼烧至红热，插入乙醇中，反复几次。注意观察反应现象，小心闻试管中液体产生的气味。”在化学必修二实验教学中，本实验是通过观察铜丝前后的变化以及嗅闻气味达到对产物的检验。［1］但这种方法存在一定的不足：

1.由于实验中铜丝用量及反应限度，产生的乙醛较少，而乙醇易挥发，乙醛的气味很容易被掩盖，［2］现象不明显；

2.仅通过嗅闻方法检验乙醛，依据不充分；［3］

3.学生实验中，由于酒精灯需对铜丝反复加热，使整个实验过程充斥在酒精及乙醛刺鼻的气味中，实验感受较差，不符合实验安全和绿色化学的要求。［4］

二、实验的创新

（一）创新思路

创新实验立足于教材经典实验，按照教材中学生分组要求，从加热装置和乙醇的鼓入装置出发，从生产生活选材，尽可能地降低反应成本，减少乙醇的用量。生活中随处可见的电加热、小儿雾化瓶为实验创新提供了最初的灵感。

（二）创新实验

1.实验仪器的选择

选取玻璃Y型管作反应器，将铜丝缠绕在廉价的电加热管，插入Y型管中，Y型管一端通过橡皮塞连接生活常用的喷雾瓶，另一端通过洗耳球鼓入空气（见图1）。

图1 实验装置图

2.实验装置图

3.实验过程创新

（1）接通电源，加热约30秒，铜丝变黑，关闭电源，用电加热管的余热持续对铜丝加热。

（2）用喷雾瓶鼓入雾化乙醇，黑色氧化铜被乙醇还原，观察到铜丝立刻由黑变红。

（3）用洗耳球鼓入空气，空气进入热的铜丝管中，观察到铜丝变黑，产物气体随着空气的鼓入直接导入空气甲醛自测剂中。

这样使乙醇和氧气交替进入Y型管，从而发生催化循环。

（1）重复（2）（3）几次，乙醇与电加热管上氧化铜反应生成乙醛，氧化铜被还原生成铜。可以观察到铜丝红—黑交替变化（每次约2秒）。

（2）观察装有空气甲醛自测剂的试管中颜色由无色变为蓝色，并逐渐加深，并与比色卡对照，初步确定乙醛的生成量。

三、实验创新的优点

1.装置简单，电加热管成本低廉，操作简便加热快；喷雾瓶容易获取。

2.采用生活化的检测手段（空气甲醛自测剂），让学生体验、感受化学源于生活。

3.将教材中的开放体系改为一个相对封闭的体系，电加热管安全并可重复使用，喷雾瓶的使用可进一步减少乙醇的用量，该实验既适合课堂演示，也适合分组实验。

4.实验创新使装置一体化，学生操作更加从容、简便，学生可以更清晰、更安全地观察到铜丝红黑交替的变化。

四、结语

本实验创新的核心是利用生产中廉价的电加热管，通过生活中的喷雾瓶，巧妙地使空气和乙醇交替进入Y 型管，极大地减少了乙醇的用量，节省了教学成本，装置的可重复性加大了实验的可推广度。学生从观察到教材实验中红黑交替的喜悦中，走入到产物的检验中去，且检验方法源于生活，最终让学生体会化学的最终目的是更好地服务于人类生活。